纏繞植物的向性纏繞方向研究綜述與數(shù)學(xué)表述

王 浩

纏繞植物屬攀緣植物中的一類， 多數(shù)情況下指具有柔軟莖、 可以攀附在其他植物莖上螺旋生長(zhǎng)的草本植物。調(diào)查發(fā)現(xiàn)，不同纏繞植物的纏繞方向具有嚴(yán)格的種屬特異性。對(duì)于某種植物而言，其自然纏繞方向是固定的，不取決于外界條件的作用， 盡管有時(shí)特定的纏繞方向不利于植物生長(zhǎng)。纏繞植物的纏繞方向可能屬于一種遺傳上較為保守、起源較早的性狀，這將在后面加以論述。本文將通過(guò)調(diào)查和總結(jié)多種纏繞植物的纏繞方向，進(jìn)行這些植物起源地的推測(cè)，并對(duì)纏繞性狀的起源做出理論上的解釋。

調(diào)查發(fā)現(xiàn)，近90%的纏繞植物莖的向性生長(zhǎng)方向?yàn)橛倚?這些植物不僅莖可表現(xiàn)出特定向性纏繞，在植物體的其他器官上，有時(shí)也可見(jiàn)特定的旋轉(zhuǎn)方向。實(shí)驗(yàn)證實(shí)，多數(shù)情況下，植物的纏繞方向與外界條件無(wú)關(guān)， 外界條件包含科里奧利力、太陽(yáng)輻射角等。雖然外界條件無(wú)法改變植物的纏繞方向， 但是外界條件很有可能是纏繞植物進(jìn)化早期選擇纏繞方向的決定性作用。調(diào)查發(fā)現(xiàn)，來(lái)自北半球的植物多為右旋，來(lái)自南半球的植物多為左旋。可推測(cè)，外界條件在進(jìn)化早期對(duì)植物纏繞方向的分化的影響可能通過(guò)影響生長(zhǎng)素（β-吲哚乙酸）的分布實(shí)現(xiàn)。隨后推測(cè)， 植物莖內(nèi)可能存在一種定向橫向運(yùn)輸生長(zhǎng)素的結(jié)構(gòu)， 使得植物的纏繞方向不易受外界條件而改變。目前學(xué)界普遍贊同的假說(shuō)有以下兩種。

圖1 纏繞植物的手性

假說(shuō)一：太陽(yáng)輻射角假說(shuō)

以北半球?yàn)槔齺?lái)說(shuō)明太陽(yáng)輻射角對(duì)植物纏繞方向的影響。……